DE102017223336A1

DE102017223336A1 - Rad eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE102017223336A1
Application number: DE102017223336.2A
Authority: DE
Inventors: Mike Seidel
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-12-20
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2019-06-27
Anticipated expiration: 2037-12-21
Also published as: US20200384800A1; CN111433045A; WO2019121410A1; CN111433045B; DE102017223336B4; US11718125B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rad für ein Fahrzeug umfassend eine Felge, einen Nabenabschnitt, sowie zumindest eine den Nabenabschnitt mit der Felge verbindende Speiche sowie zumindest ein den Speichenbereich zumindest teilweise bedeckendes Abdeckelement, wobei das Abdeckelement eingerichtet ist, um in seiner Einbaulage einen unwuchtfreien Zustand des Rads herzustellen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rad für ein Fahrzeug sowie ein Verfahren zur Herstellung und Auswuchtung eines Rad für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Verfahren bekannt, mit welchem ein Fahrzeugrad ausgewuchtet werden kann. Der Begriff des Auswuchtens bezeichnet das Verringern oder Beseitigen einer Unwucht. Jeder um eine feststehende Achse rotierende starre Körperbesitzt eine Unwucht, die zu Vibrationen (Schwingungen), Geräuschen und erhöhtem Verschleiß, bei hohen Drehzahlen sogar zur Zerstörung führen kann. Wenn die Fertigungstoleranz zu einer zu großen Unwucht führt, muss ein Ausgleich der Massenverteilung individuell an diesem Körper erfolgen. Derartige, durch Fertigungstoleranzen und soeben beschriebene Unwuchten werden im Laufe dieser Anmeldung auch als Standardunwuchten bezeichnet.
Beim Auswuchten von Fahrzeugrädern versetzt eine Maschine, eine sogenannte Radauswuchtmaschine, das Rad bzw. eine Felge mit einem montierten Reifen in Rotation. Die Achse, an der dies geschieht, ist mit Sensoren ausgestattet. Eine Auswert-Elektronik errechnet aus den gemessenen Werten der an der Achse auftretenden Kräfte die Unwucht. Anschließend werden Auswuchtgewichte an der Felge befestigt, um die Unwucht auszugleichen. Derartige Auswuchtgewichte sind in unterschiedlichen Materialien und Formen bekannt. Ein Beispiel für ein Auswuchtverfahren eines Fahrzeugreifens ist in der EP 2 019 303 A1 aufgezeigt.
Wie bereits genannt, sind es Fertigungstoleranzen der Felge oder auch des Fahrzeugreifens selbst, welche eine Unwucht des Rades verursachen können. Eine herkömmliche Radauswuchtmaschine ist dabei in der Lage derartige Toleranzen von bis zu ca. 60 g (pro Position am Rad bzw. an der Felge) problemlos mit bekannten zusätzlichen Wuchtgewichten auszuwuchten. Höhere Unwuchten, also großer 60g sind mit herkömmlichen, industriell bekannten Auswuchtmaschinen nur schwer realisierbar.
Die genannten Wuchtgewichte bedeuten jedoch stets zusätzliches Gewicht, welches im Allgemeinen im Fahrzeugbau, insbesondere hinsichtlich eines geringen Kraftstoff- bzw. Energieverbrauchs zu vermeiden gilt. Dabei gilt, je höher die Unwucht, desto höher sind auch die Ausgleichgewichte und damit wird das Rad an sich immer schwerer.
Weiterhin sind Fahrzeugräder, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, insbesondere zur Vermeidung von zusätzlichen (zu den oben beschriebenen Standardunwuchten durch die Reifen- und Felgentoleranzen) Unwuchten üblicherweise in ihrer Gesamtheit wuchtig ausgebildet. Dies bedeutet, dass beispielsweise die Speichen eines Rades immer derart innerhalb des Kreisdurchmessers angeordnet sind, dass der Schwerpunkt des Rads stets auf der Radmittelachse bzw. der Raddrehachse angeordnet ist (ausgenommen von der Abweichung durch die genannten Standardunwuchten). Deswegen sind die Speichen stets symmetrisch am Kreisringabschnitt des Rads oder zumindest im Hinblick auf die gewünschte Position des Schwerpunkts des Rads auf der Radmittelachse, stets zu einer durch die Radmittelachse verlaufenen Ebene symmetrisch angeordnet. Um also eine höhere Unwucht der sowieso unvermeidbaren Standardunwucht zu vermeiden, werden im Stand der Technik stets in Räder bereitgestellt, welche in ihrer Gesamtheit, also durch deren Beschaffenheit, im Wesentlichen wuchtig ausgebildet sind.
Aus unterschiedlichen Gründen kann es jedoch wünschenswert sein, die Speichen eines Rads in ihrer Gesamtheit nicht symmetrisch anzuordnen bzw. in ihrer Beschaffenheit nicht so auszulegen, dass sie ein im Wesentlichen wuchtiges Rad erzielen. Beispielsweise ist es möglich, dass sich aus Bauraum- oder designtechnischen Gründen eine Speichenanordnung am Rad ergibt, welche ein, abgesehen von den genannten Standardunwuchten, unwuchtig ausgebildetes Rad darstellt. Eine derartige durch die Geometrie der Speichen erzeugte Unwucht ist von den herkömmlichen Radwuchtmaschinen nur schwer ausgleichbar.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, einen Rad eines Fahrzeuges aufzuzeigen, welches aufgrund seiner Beschaffenheit eine von einer durch Fertigungstoleranzen der Felge bzw. des Reifens abweichende Unwucht aufweist und dennoch mit einer herkömmlichen Radwuchtmaschine ausgewuchtet werden kann, ohne sehr schwere Auswuchtgewichte zu verwenden, sowie ein Verfahren aufzuzeigen, wie die Auswuchtung eines solchen Rads ohne erhöhtem Aufwand realisiert werden kann.
Die Lösung der Aufgabe ergibt sich durch ein Rad eines Fahrzeuges mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen und Auswuchten eines Rads eines Fahrzeuges gemäß des Anspruchs 14 und 15. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
Es wird ein Rad für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, vorgeschlagen, welches eine Felge, einen Nabenabschnitt sowie zumindest eine den Nabenabschnitt mit der Felge verbindende Speiche umfasst. Weiterhin umfasst das Rad zumindest ein einen Speichenbereich zumindest teilweise bedeckendes und bevorzugt zumindest annähernd flächiges Abdeckelement.
Der Speichenbereich beschreibt jenen kreisringförmigen Bereich am Rad, in welchem üblicherweise zumindest eine den Nabenabschnitt mit der Felge verbinde Speiche angeordnet ist.
Das Abdeckelement kann also die Speiche oder mehrere Speichen und/oder einen Speichenzwischenraum abdecken. Dabei wird insbesondere jene „Fläche“ von dem bevorzugt zumindest annähernd flächigen Abdeckelement abgedeckt, welche parallel zur Scheibenebene bzw. Kreisebene des Rads ist.
Ein genannter Speichenzwischenraum ist dann gegeben, wenn zumindest zwei Speichen angeordnet sind, welche in dem Kreisringabschnitt des Rades, also zwischen dem Nabenabschnitt und der Felge einen bevorzugt zumindest teilweise offenen Raum, den Speichenzwischenraum, bilden. Das genannte zumindest eine Abdeckelement kann dann beispielsweise eine Speiche (ganz oder teilweise) und/oder einen Speichenzwischenraum (ganz oder teilweise) bevorzugt flächig in einer Ebene parallel zur senkrechten Radebene bzw. zur Ebene, welche die kreisrunde Fläche für den Speichenbereich aufspannt, überdecken. Bevorzugt ist es zumindest annähernd flächig und damit einen bestimmten Bereich, also bevorzugt unter Freilassung von einigen Bereichen des Speichenbereichs überdeckend ausgebildet.
Es ist also demnach vorgesehen, dass das Abdeckelement den Kreisringabschnitt des Rads, welcher sich von dem Nabenabschnitt bis zur Felge des Rads (von einer Außenansicht auf das eingebaute Rad des Fahrzeuges betrachtet) ergibt und in welchem üblicherweise die Speichen angeordnet sind, zumindest teilweise abdeckt.
Ein derartiges Abdeckelement ist dabei bevorzugt ein zumindest annähernd flächiges Element, welches beispielsweise aus einem Kunststoff oder einem anderen Material ausgebildet ist.
Weiterhin ist jedoch auch denkbar, dass das Abdeckelement einen Display oder eine Anzeigevorrichtung darstellt. Jedenfalls ist es bevorzugt ein zumindest annähernd flächiger Körper bzw. Element, welches den genannten Bereich (zwischen dem Nabenabschnitt und der Felge) zumindest teilweise flächig abzudecken vermag.
Unter einer zumindest annähernd flächigen Ausbildung des Abdeckelements wird im Sinne dieser Erfindung ein Element verstanden, welches in seiner Breite hin ausgebildet und in seiner Gesamtheit abgeflacht ist. Dabei können trotz der im Allgemeinen abgeflachten bzw. flächigen Ausbildung Abweichungen beispielswiese in der Dicke bzw. Tiefe des Materials vorgesehen sein. Insbesondere im aerodynamischen Sinne, ist ein zumindest annähernd flächiges Abdeckelement am Rad bzw. am Speichenbereich des Fahrzeuges wünschenswert.
Zweckmäßig ist es vorgesehen, dass erst das Abdeckelement im eingebauten Zustand einen unwuchtfreien Zustand des Rads herstellt. Im Umkehrschluss bedeutet dies, dass das Abdeckelement als Gewicht zum Ausgleich einer nicht herkömmlich, aus dem Stand der Technik bekannten Unwucht (=Standardunwucht), also zum Ausgleich einer zusätzlich zu der Standardunwucht auftretenden Unwucht, dient.
Eine Standardunwucht bedeutet im Sinne dieser Erfindung jene Unwucht, welche durch beispielsweise Fertigungstoleranzen an der Felge bzw. am Reifen des Rads entsteht und welche, wie im Stand der Technik bereits erläutert, einfach bei einem Auswuchtprozess nach der Herstellung des Rads und nach der Montage des Reifens durch zusätzliche Auswuchtgewichte ausgeglichen bzw. ausgewuchtet werden kann.
Ein Abdeckelement als Auswuchtgewicht erspart zusätzliche, separate Auswuchtgewichte, welche im Stand der Technik an die Felge angebracht werden. Dabei erfüllt das Abdeckelement auf vorteilhafter Weise sowohl eine Abdeckfunktion (oder auch weiteren Funktionen, wie beispielsweise eine aerodynamische Optimierung am Rad), als auch die Funktion des Gewichtsausgleichs am Rad.
In einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung, ist es weiterhin vorgesehen, dass das Abdeckelement den Speichenbereich teilweise und den Nabenabschnitt zumindest teilweise abdeckt. Besonders bevorzugt deckt das Abdeckelement dabei eine Speiche sowie den gesamten Nabenbereich des Rads ab. In anderen Worten ausgedrückt, ist es bevorzugt, dass das Abdeckelement über den Speichenbereich bzw. über eine bestimmte Speiche hinaus, den Nabenbereich mitabdeckt.
Es ist dabei in einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ein Rad vorgesehen, welches vor dem Auswuchtprozess derart ausgebildet ist, dass es eine zusätzliche Unwucht (neben der genannten Standardunwucht) aufgrund der Beschaffenheit bestimmter Radbestandteile aufweist. Bevorzugt weicht dabei die Position des Schwerpunktes des Rades deutlich (also abweichend von der Standardunwucht) von der Radmittelachse (vor einem Auswuchtprozess und vor Montage des Abdeckelements) ab.
Im Stand der Technik sind die Räder in ihrer Beschaffenheit derart ausgebildet, dass sie abgesehen von der Standardunwucht in ihrer Gesamtheit wuchtig sind.
Derartige Radbestandteile, welche am Rad angeordnet bzw. derart Beschaffen sind, dass eine zusätzliche Unwucht entsteht, können beispielsweise die Speiche bzw. mehrere Speichen, die Felge, ein Felgenbett, eine Radanlageflächen oder der Nabenabschnitt darstellen.
Besonders bevorzugt verursacht die Beschaffenheit einer oder mehrerer Speichen des Rades die genannte Unwucht.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Rad zumindest drei die Felge mit dem Nabenabschnitt verbindende Speichen umfasst, wobei sich eine erste Speiche in ihrer Beschaffenheit von den anderen Speichen unterscheidet. Die verbleibenden Speichen unterscheiden sich dabei in ihrer Beschaffenheit und Geometrie nicht voneinander. Daraus resultiert eine genannte zusätzliche Unwucht am Rad, welche bei einem Rad aus dem Stand der Technik in dieser Art nicht bekannt ist.
Die genannte Speiche kann sich dabei beispielsweise in ihrer geometrischen Ausbildung, also beispielsweise in ihrer Form, Material, Gewicht, Maßen oder in ihrer Gestalt als solche von den anderen Speichen unterscheiden.
Dabei ist es weiterhin bevorzugt vorgesehen, dass das Rad, noch bevor das Abdeckelement an dieses angebracht ist, derart ausgebildet ist, dass die genannte erste Speiche, (= jene, welche sich in ihrer Beschaffenheit von den anderen Speiche unterscheidet) so mit dem Nabenabschnitt im Zusammenhang steht, dass die erste Speiche mit dem Nabenabschnitt einen gemeinsamen Radabschnitt bilden.
Durch entsprechend ähnliche Bearbeitung der Speiche und des Nabenabschnittes macht es bei Betrachtung des Rades von außen somit den optischen Eindruck, dass der Nabenabschnitt und die erste Speiche ein zusammenhängendes Radbestandteil bzw. ein zusammenhängender Radabschnitt darstellen.
Um einen solchen zusammenhängenden optischen Eindruck zu erreichen, ist es beispielsweise möglich, dass der Materialübergang zwischen der ersten Speiche und dem Nabenabschnitt im Vergleich zu dem Materialübergang zwischen dem Nabenabschnitt und den anderen Speichen deutlich fließender bzw. ohne einer (oder mit einer geringeren) Unterbrechung oder einem geringeren bzw. keinem Versatz ausgebildet ist.
Es ist also besonders bevorzugt, dass der Materialübergang zwischen dem Nabenabschnitt und der sich von den anderen unterscheidenden ersten Speiche derart ausgebildet ist, dass der Nabenabschnitt und die erste Speiche einen zusammenhängenden Radabschnitt darstellen.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass zwischen dem Nabenabschnitt und den verbleibenden Speichen (also jene, welche sich in ihrer Beschaffenheit nicht voneinander unterscheiden) ein Versatz im Material angeordnet ist, sodass sich die jeweiligen Radabschnitte „Speichen und Nabenabschnitt“ klar voneinander optisch unterscheiden. Ein beispielhafter Versatz ist den Zeichnungen detaillierter zu entnehmen.
In einer weiteren bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist das Abdeckelement, welches das Rad letzten Endes in einen wuchtigen Zustand versetzt, aus zwei unterschiedlichen Materialschichten ausgebildet. Die Verwendung eines Abdeckelements, welches aus zwei unterschiedlichen Materialschichten hergestellt ist, ermöglicht es die Vorteile verschiedener Materialien zu nutzen und damit ein den Anforderungen optimal entsprechendes Abdeckelement bereitzustellen.
So ist es in einer bevorzugten Ausführung der Erfindung vorgesehen dass das Abdeckelement eine Metallschicht, sowie eine in einem Hinterspritzprozess hergestellte und damit an die Metallschicht gefügte Kunststoffschicht umfasst. Im Einbauzustand des Abdeckelement zwischen den Speichen des Rads kann die Metallschicht dann vorzugsweise außen, also an der vom Fahrzeug abgewandten Seite am Rad und die Kunststoffschicht an der inneren, also an der dem Fahrzeug zugewandten Seite am Rad bzw. an den Speichen angeordnet sein.
Materialbedingt erfüllt somit die Metallschicht die erforderlichen Festigkeitsanforderungen an das Abdeckelement, während die Kunststoffschicht zusätzlichen Halt bringt und beispielsweise in einem Hinterspritzprozess einfach zu fertigen und im gleichen Prozessschritt an die Metallschicht zu fügen ist.
Das erforderliche Gewicht des Abdeckelements kann beispielsweise durch eine verhältnismäßig dünne Metallschicht gegenüber der Kunststoffschicht sichergestellt werden. Besonders bevorzugt befinden sich die Metallschichtdicke in einer Größenordnung von 0,3 mm und 0,5 mm und die Kunststoffschichtdicke in einer Größenordnung von 2,5 und 4 mm.
Wie bereits genannt, ist die Kunststoffschicht dabei in einem Hinterspritzprozess an die Metallschicht angebracht, wobei als positiver Zusatzeffekt ein Schutz vor Korrosion der Schnittkante zwischen Metall und Kunststoff hergestellt sowie eine Unterwanderung deren Oberfläche durch Rost bzw. Korrosion oder dergleichen vermieden werden kann.
Alternativ zu der genannten zweischichtigen Ausbildung des Abdeckelements, ist ebenso eine andere Material- und Aufbauzusammensetzung denkbar. Dabei ist es beispielsweise möglich, dass das Abdeckelement aus nur einem einzigen Material ausgebildet ist.
Das Gewicht und die Lage des Abdeckelements (also die Fläche der Überdeckung des Nabenabschnitts und des Speichenbereichs, sowie die genaue Positionierung des Abdeckelements) ist jedenfalls derart bestimmt, dass das Rad mit Einbau des Abdeckelements in sich wuchtig ist (abgesehen von den genannten Standradunwuchten).
In einer nächsten bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist es weiterhin vorgesehen, dass die erste Speiche (also jene, welche sich in ihrer Beschaffenheit von den übrigen Speichen unterscheidet) eine Aufnahmevorrichtung bzw. eine Befestigungsvorrichtung zur Aufnahme bzw. zur Befestigung eines Massekörpers umfasst.
Ein derartiger Massekörper ist ein mit einem bestimmten bzw. ausgewählten Gewicht belasteter Körper, welcher für den weiter unten erläuterten Auswuchtprozess des Rads benötigt wird. Dieser Massekörper kann beispielsweise ein zylindrisches, rundes oder ein sonstiges kompakt ausgebildetes Element darstellen.
Das Gewicht des Massekörpers entspricht dabei zumindest annähernd dem Gewicht des Abdeckelements, da dieses im weiter unten erläuterten Auswuchtprozess des Rads das Abdeckelement simuliert.
Aus diesem Grund ist auch die Position des Massekörpers und damit der Aufnahmevorrichtung für diesen an der ersten Speiche exakt bestimmt.
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass ein Massekörper an die erste Speiche des Rads angeordnet ist.
Die Aufnahmevorrichtung bzw. Befestigungsvorrichtung für den Massekörper, kann je nach Befestigungsart gewählt werden. Beispielsweise kann der Massekörper mit der Speiche verklebt, verschraubt, verklipst oder verhakt werden.
Besonders bevorzugt ist die Aufnahmevorrichtung eine kreisrunde Klipsvorrichtung oder Aussparung, in welcher der Massekörper eingeklipst bzw. eingeschoben werden kann.
Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass die erste Speiche (also jene, welche sich in ihrer Beschaffenheit von den übrigen Speichen unterscheidet) eine Aufnahmevorrichtung bzw. eine Befestigungsvorrichtung zur Aufnahme bzw. zur Befestigung des Abdeckelements umfasst.
Besonders bevorzugt stellt dabei die genannte Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme des Massekörpers gleichzeitig auch die Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme des Abdeckelements dar.
Das Abdeckelement kann dann beispielsweise mit der ersten Speiche verklipst werden.
Dabei ist es außerdem weiterhin bevorzugt vorgesehen, dass am Nabenabschnitt eine Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme des Abdeckelements vorgesehen ist. Auch hier ist besonders bevorzugt eine Klipsverbindung vorgesehen.
Neben einer genannten Verklipsung sind jedoch auch andere Befestigungsmöglichkeiten des Abdeckelements an der ersten Speiche bzw. an dem Nabenabschnitt denkbar. Beispielsweise kann das Abdeckelement mit der ersten Speiche bzw. dem Nabenabschnitt verklebt, verschraubt oder verhakt sein.
Es wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung und zum Auswuchten eines Rads gemäß Anspruch 14 und Anspruch 15 vorgeschlagen. Das auszuwuchtende Rad ist dabei gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet.
Bei der Herstellung des Rads wird insbesondere ein Rad eines Fahrzeuges aus einem Leichtmetall, wie beispielsweise Aluminium, vorerst geschmiedet und anschließend entsprechend der gewünschten Geometrie bearbeitet. Dabei wird bevorzugt ein Rad eines Fahrzeuges hergestellt, welches durch seine Beschaffenheit in seiner Gesamtheit unwuchtig ist. Diese Unwucht umfasst dabei nicht die oben erläuterte Standardunwucht, sondern geht über diese hinaus. Das Rad ist dabei derart hergestellt, dass sich aufgrund der Beschaffenheit der Radabschnitte (Felge, Speichen, Nabenabschnitt usw.), der Schwerpunkt des Rads von der Radmittelachse wegverschiebt.
Besonders bevorzugt wird das Rad dabei derart hergestellt bzw. bearbeitet, dass die bevorzugt gezielte bzw. gewollte Unwucht durch die Ausbildung einer Speiche realisiert wird.
Dabei wird insbesondere ein Rad mit einer Felge, einem Nabenabschnitt und zumindest drei den Nabenabschnitt mit der Felge verbindende Speichen hergestellt. Eine erste Speiche von den mindestens dreien, wird dabei bevorzugt derart bearbeitet, dass diese sich in ihrer Beschaffenheit von den anderen (gleichen) Speichen unterscheidet.
Weiter bevorzugt wird dabei so viel Material wie möglich von der ersten Speiche abgetragen, sodass diese deutlich weniger Gewicht und Material als die anderen Speichen aufweist und die spätere Auswuchtung mit so wenig Gewicht wie möglich passieren kann. Durch einen derartigen Gewichtsunterschied entsteht die genannte Unwucht.
Dabei wird besonders bevorzugt so viel Material wie möglich von der ersten Speiche abgetragen, dass trotzdem noch genügend Festigkeit zum Einsatz des Rads gegeben ist.
Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass auch der Nabenabschnitt des Rads bearbeitet wird. Diese Bearbeitung des Nabenabschnitts des Rads geschieht dabei bevorzugt im Zuge der Bearbeitung der ersten Speiche, sodass der Nabenabschnitt und die erste Speiche einen gemeinsamen Radabschnitt bilden. Beispielsweise kann hierzu gleich viel Material von der ersten Speiche abgetragen werden, wie vom Nabenabschnitt, sodass zwischen diesen beiden Abschnitten ein zumindest annähernd fließender Materialübergang besteht bzw. sodass die beiden Radabschnitte optisch wie ein zusammenhängender Radabschnitt wirken.
Zu den anderen Speichen kann dann beispielsweise ein Versatz im Material zum Nabenabschnitt hergestellt sein, sodass diese eindeutig als einzelne, von dem Nabenabschnitt differenzierbare Radbestandteile identifiziert werden können.
Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, während der Bearbeitung des Rads eine oder mehrere Aufnahmevorrichtungen bzw. Aussparungen in die erste Speiche bzw. in den Nabenabschnitt des Rads vorzusehen bzw. einzubringen. Diese Aussparungen dienen der späteren Aufnahme eines Massekörpers bzw. des Abdeckelements.
Nach der Herstellung und Bearbeitung des Rads weist nun das Rad eine Unwucht (zusätzlich zur Standardunwucht) auf. Dabei liegt die zusätzliche Unwucht, welche beispielsweise durch die unterschiedliche Beschaffenheit der ersten Speiche verursacht wird, besonders bevorzugt in einem Bereich größer 60 g, besonders bevorzugt in einem Bereich zwischen 60 g und 75 g. Aus dem Stand der Technik ist keine industriell bekannte Auswuchtmaschine bekannt, welche Unwuchten höher als 60 g auszugleichen vermag.
Bevor das Rad ausgewuchtet wird, wird in einem nächsten Schritt der Fahrzeug Reifen auf die Felge bzw. auf das Felgenbett des Rads montiert. An dieser Stelle ist das Rad noch immer unwuchtig. Und zwar weist das Rad nach Montage des Reifens sowohl die genannte Standardunwucht (bedingt durch Fertigungstoleranzen des Rads und des Reifens), als auch die zusätzliche, durch die Beschaffenheit des Rads erzeugte Unwucht auf.
Anschließend an die Montage des Reifens beginnt der Auswuchtprozess des Rads.
Das erfindungsgemäße Rad und das erfindungsgemäße Verfahren zum Auswuchten des Rads ermöglicht dabei einen Auswuchtprozess auf einer herkömmlichen Auswuchtungsmaschine, wie sie in der industriellen Praxis bekannt ist, trotz der sehr hohen Unwucht des Rads.
Hierzu wird vor der Auswuchtung ein Massekörper mit einem genau abgestimmten Gewicht in die im Bearbeitungsprozess des Rads eingebrachte und für den Massekörper vorgesehene Aufnahmevorrichtung bzw. Aussparung am Rad, bzw. bevorzugt an der ersten Speiche eingebracht. Der Massekörper stellt dabei nur für den Auswuchtprozess eine Art Ausgleichgewicht dar, welches die zusätzliche Unwucht, bedingt durch die Beschaffenheit des Rads bzw. bevorzugt bedingt durch die unterschiedlich ausgebildete erste Speiche des Rads, während dem Auswuchtprozess ausgleicht.
Durch das Einbringen des Massekörpers, wird die zusätzliche Unwucht für den Auswuchtprozess beseitigt und das Rad ist für den Auswuchtprozess bis auf die genannte Standardunwucht in seiner Gesamtheit wuchtig.
Das temporäre Einbringen eines solchen Massekörpers in das Rad für den Auswuchtvorgang, ermöglicht ein Auswuchten des Rads auf einer herkömmlichen, industriell bekannten Auswuchtmaschine aus dem Stand der Technik, obwohl das Rad an sich, durch die eigentlich (also ohne den Massekörper) herrschende Unwucht zu hoch ist, als dass das Rad in einer solchen herkömmlichen Auswuchtmaschine ausgewuchtet werden kann.
Der Massekörper hat bevorzugt ein Gewicht höher 60 g und ist an einer Position im Rad angeordnet, welche einen Ausgleich der zusätzlichen Unwucht zu realisieren vermag.
Nach dem Auswuchten des Rads (mit dem angeordneten Massekörper) wird der Massekörper wieder aus dem Rad entnommen, sodass die gewollte zusätzliche Unwucht wieder herrscht und das Rad hinsichtlich der Standardunwucht ausgewuchtet ist.
Auf das hinsichtlich der Standardunwucht ausgewuchtete Rad wird anschließend das Abdeckelement in die für dieses vorgesehene Aufnahmevorrichtung am Rad bzw. an der ersten Speiche und am Nabenabschnitt angeordnet.
Die Aufnahmevorrichtung für den Massekörper und die des Abdeckelements ist dabei besonders bevorzugt die gleiche. So kann ein Bearbeitungs- bzw. Fertigungsprozess eingespart werden.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Abdeckelement derart an das Rad angebracht wird, dass eine lösbare Verbindung zwischen dem Abdeckelement und dem Rad besteht. Beispielsweise kann hierbei eine Klipsverbindung in Frage kommen. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass das Abdeckelement jederzeit demontiert und ausgewechselt werden kann.
Die genannte Erfindung ermöglicht es, ein Rad, welches aufgrund seiner Geometrie bzw. Beschaffenheit in seiner Gesamtheit nicht wuchtig ausgebildet ist, in einer herkömmlichen Auswuchtprozess weiterhin auszuwuchten und dadurch gleichzeitig neue Gestaltungsmöglichkeiten hinsichtlich der Rad- und insbesondere der Speichengeometrie zu schaffen. Beispielsweise kann so ein Abdeckelement den Nabenabschnitt als auch die erste Speiche abdecken.
Bedingt durch das erfindungsgemäße Auswuchtverfahren über den Massekörper lassen sich auf vorteilhafter Weise höhere Massenausgleiche (also bevorzugt in einem Bereich größer als 60 g pro Position am Rad) als in heutigen bekannten industriellen Verfahren bewirken.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung auch aus den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich alleine oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich genommen schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von sieben Ausführungsbeispielen weiter erläutert.
1, 3 und 6 zeigen dabei ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Rad eines Fahrzeuges in einer dreidimensionalen Vorderansicht in unterschiedlichen Stadien der Montage und Fertigung.
In 2 ist ein beispielhafter Massekörper als Ausgleichsgewicht in einer dreidimensionalen Ansicht aufgezeigt.
4 zeigt ein beispielhaftes Abdeckelement in einer Hinteransicht.
In 5 sind eine beispielhafte erste Felge sowie der Nabenabschnitt eines erfindungsgemäßen Rads in einem Ausschnitt in einer Hinteransicht aufgezeigt.
Anhand von 7 werden die einzelnen Schritte zur Herstellung und Auswuchtung eines Rads aufgezeigt.
Erfindungswesentlich können dabei sämtliche näher beschriebenen Merkmale sein.
1 zeigt ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Rad eines Fahrzeuges in einer Vorderansicht. Dieses umfasst eine Felge 1, einen Nabenabschnitt 2 sowie vier den Nabenabschnitt 2 mit der Felge 1 verbindende Speichen 3, 4. Dabei ist eine erste Speiche 4 geometrisch bzw. von dessen Beschaffenheit unterschiedlich ausgebildet, als die anderen drei Speichen 3. Diese Ausführung führt dazu, dass das Rad in seiner Gesamtheit (nach dem Herstellungs- und Bearbeitungsprozess) gezielt unwuchtig ausgebildet ist. Wie in 1 zu erkennen, ist dabei die erste Speiche sowie der Nabenabschnitt derart bearbeitet, dass diese optisch als gemeinsamer Radabschnitt wirken. Dabei begrenzt ein Materialversatz 5 diesen gemeinsamen Radabschnitt „erste Speiche 4 - Nabenabschnitt 2“. Weiterhin ist von der ersten Speiche 3 derart viel Material abgetragen, dass diese Seite des Rads deutlich leichter ausgebildet ist und deswegen die genannte Unwucht entsteht. Die Unwucht des Rads aus 1 befindet sich dabei in einer Größenordnung von größer 60 g pro Position am Rad. Hinzukommend zu dieser gezielten Unwucht sind Standardunwuchten, welche durch Fertigungstoleranzen oder anderen Toleranzen entstehen.
Das aufgezeigte Rad aus 1 ermöglicht eine asymmetrische Speichengeometrie, wobei sich die erste Speiche 4 quasi um den Nabenabschnitt 2 verlängert und damit als eine Speiche wirkt. Aus designtechnischen Gründen, als aus Gründen des Bauraums ist es wünschenswert, eine Speiche breiter bzw. länger zu gestalten als die anderen. Beispielsweise können dann auf bzw. hinter bzw. in die genannte Speiche größere Bauteile integriert werden oder beispielsweise ein möglichst breit bzw. flächiger Display platziert werden.
Dabei ist es weiterhin vorgesehen, dass zwischen dem Nabenabschnitt 2 und den an diesen angrenzenden Speichen 3 ein Materialversatz 2.2 angeordnet ist, welcher zwischen der ersten Speiche 4 und dem Nabenabschnitt 2 nicht vorhanden ist.
Weiter sind an der ersten Speiche 4 mehrere Aussparungen vorgesehen, von welchen eine Aussparung 5, zur späteren Aufnahme des Massekörpers 6 vorgesehen ist.
Eine Auswuchtung eines Rades mit einer Unwucht über 60g, wie es in 1 gezeigt ist, ist mit herkömmlichen industriellen Auswuchtungsmaschinen nicht realisierbar. Damit jedoch keine andere aufwändig gestaltete Auswuchtmaschine zur Auswuchtung des Rads aus 1 entwickelt werden muss, sondern das Rad, welches in 1 gezeigt ist, in einer herkömmlichen Auswuchtmaschine ausgewuchtet werden kann, ist für den Auswuchtprozess ein Massekörper 6 vorgesehen. Ein solcher Massekörper 6 ist in 2 aufgezeigt.
Dabei ist es in diesem Falle vorgesehen, dass der Massekörper 6 vor dem Auswuchtprozess des Rads in die für diesen vorgesehene Aufnahme bzw. Aussparung 5 mit einer Klipsverbindung 6.1 in die erste Speiche 4 eingeklipst wird. Dadurch kann die Unwucht, welche durch die unterschiedliche Speichen-Beschaffenheit verursacht wird und höher 60 g beträgt, für den Auswuchtprozess ausgeglichen werden. Der Massekörper 5 dient somit als Ausgleichsgewicht für den Auswuchtprozess, welcher anhand 7 weiter unten noch detaillierter erläutert wird.
In 3 ist das Rad aus 1 mit dem eingebauten bzw. eingeklipsten Massekörper 6 in der Aufnahme 5 zu erkennen. Dabei ist in 3 bereits ein Reifen 7 auf die Felge 1 montiert. Außerdem sind in den Speichenzwischenräumen 8 mehrere kleinere Abdeckungen 9 montiert, welcher der zusätzlichen aerodynamischen Optimierung des Rads dienen, jedoch welche die Unwucht nicht beeinflussen. Die Klipsverbindung zur Befestigung des Massekörpers 6 an der ersten Speiche 4 ist genauer in 5 dargestellt.
Es ist weiterhin zweckmäßig vorgesehen, dass die eingebrachte Unwucht am Rad (welche in diesem Falle höher 60 g ist und durch die unterschiedliche Speichengeometrie verursacht wird) erst durch das Anordnen eines Abdeckelements 10 am Rad, welches beispielshalber in 4 dargestellt ist, ausgeglichen wird. Da der Massekörper 6 nach dem Auswuchtprozess wieder entnommen wird, ist die gezielte Unwucht, von in diesem Falle höher 60g, wieder im Rad gegeben. Diese wird später durch Anordnen des Abdeckelements 10 wieder ausgeglichen.
Dies bedeutet im Umkehrschluss, dass das Abdeckelement 10 das gleiche Gewicht wie der Massekörper 6 aufweist. Des Weiteren ist das Abdeckelement 10 zumindest annähernd flächig ausgebildet. Diese flächige Ausbildung des Abdeckelements 10 hat den Vorteil, dass es im eingebauten Zustand am Rad einen optimalen Luftstrom während der Fahrt des Fahrzeuges verursacht. Weiterhin ist es möglich, dass das Abdeckelement 10 neben der Aerodynamikoptimierung und der Unwuchtausgleichsfunktion auch weitere Funktionen, wie beispielsweise eine Anzeigefunktion, also als Display oder weiteres dienen kann.
Das Abdeckelement 10 aus 4 wird ebenfalls, wie der Massekörper 5, in diesem Falle durch eine Klipverbindung 11 an das Rad bzw. genauer an den Nabenabschnitt 2 angebunden. Die Klipverbindungen 11, 12 zur Verbindung des Massekörpers 6 und des Abdeckelements 10 mit dem Rad sind in 5 aufgezeigt.
Dabei ist in 5 ein Abschnitt des Rads in einer Hinteransicht zu erkennen. Dabei ist insbesondere die erste Speiche 4 sowie der Nabenabschnitt 2 in einer Hinteransicht zu erkennen. Wie der 5 zu entnehmen, sind zwei unterschiedliche Aufnahmevorrichtungen in Form von Klipverbindungen 11, 12 jeweils die erste Klipverbindung 11 im Nabenabschnitt 2 zur Befestigung des Abdeckelements 10 und die zweite Klipverbindung 12 zur Befestigung des Massekörpers 6 angeordnet. Es ist dabei ebenfalls möglich, dass das Abdeckelement 10 zusätzlich mit der zweiten Klipverbindung 12 an der ersten Speiche 4 befestigt ist, wie der Massekörper 6.
In 6 ist das Rad aus 1 aufgezeigt, wobei hier das Abdeckelement 10 an dieses angebunden ist. Wie hierbei zu erkennen ist, überdeckt das Abdeckelement 10 sowohl die erste Speiche 4, als auch den Nabenabschnitt 2. Mit dem eingebauten Abdeckelement 10 ist der zusammenhängende Radabschnitt „erste Speiche 4 - Nabenabschnitt 2“ nochmals deutlich zu erkennen. Die Erfindung ermöglicht, dass ein Rad derart „asymmetrisch“ und dadurch unwuchtig gestaltet werden kann, sodass ein Abdeckelement bzw. eine Speiche größer als ausgebildet sein kann als andere Speichen und damit Funktionen erfüllen kann, welche mehr Bauraum erfordern. Beispielsweise kann das Abdeckelement nun als breiter Display bzw. als Anzeigevorrichtung genutzt werden.
7 beschreibt ein Beispiel der einzelnen Verfahrensschritte zum Auswuchten und Herstellen des Rads, wie es in den vorherigen Figuren aufgezeigt ist.
Der erste Verfahrensschritt A ist dabei die Herstellung des Rads. Dabei kann das Rad beispielswiese geschmiedet werden und anschließend derart bearbeitet werden, dass ein Rad gemäß 1 entsteht. Das dabei hergestellte Rad ist derart ausgebildet, dass es wegen seiner Beschaffenheit und geometrischen Gestaltung in seiner Gesamtheit unwuchtig ist. Dabei ist von einer Unwucht die Rede, welche von der durch Fertigungs- und Reifentoleranzen resultierenden Standardunwucht abweicht und weit (vom Gewicht betrachtet, pro Position am Rad) über diese hinausgeht. Insbesondere ist dabei eine Unwucht von größer als 60g pro Position am Rad angesprochen.
Bei der Bearbeitung des Rads werden die Aussparungen 6 zur Aufnahme eines später anzubringenden Massekörpers 6 und Abdeckelements 10 hergestellt.
Alternativ zu der genannten unterschiedlichen Speichengeometrie bzw. Beschaffenheit der Speiche, kann eine gezielt eingebrachte Unwucht auch durch andere Maßnahmen, beispielsweise eine andere Beschaffenheit der Felge oder des Nabenabschnitts erreicht werden.
Anschließend an die Herstellung und Bearbeitung eines solchen, in sich unwuchtigen Rads gemäß beispielsweise 1, ist es alternativ möglich, weitere Bestandteile, beispielsweise kleine Abdeckungen 9, wie sie in 3 zu erkennen sind, an das Rad in einem nächsten Verfahrensschritt B zu montieren. Derartige Abdeckungen 9 sind dabei jedoch derart am Rad befestigt, dass sie die Wuchtigkeit dieses nicht verändern. Die Wuchtigkeit des Rades ist demnach an dieser Stelle des Fertigungsprozesses immer noch bevorzugt größer als 60g pro Position am Rad.
In einem nächsten Verfahrensschritt C wird dann der Reifen 7 auf das Rad montiert. Das Rad ist dann beispielsweise gemäß 3 ausgebildet. Noch immer besitzt das Rad an dieser Stelle des Verfahrens eine Unwucht von größer 60 g pro Position am Rad. Durch den montierten Reifen ist es möglich, dass sich die genannte Standardunwucht erhöht hat.
Vor dem eigentlichen Auswuchtvorgang des Rads wird im nächsten Schritt, dem Verfahrensschritt D, der genannte Massekörper 6, beispielsweise wie in 2 dargestellt, in die für den Massekörper 6 vorhandene Aussparung 5 an der ersten Speiche in das Rad eingesetzt. Wie bereits beschrieben, wird der Massekörper 6 dabei bevorzugt über eine Klipverbindung 12 (vgl. 5) mit dem Rad verbunden. Es ist jedoch alternativ auch eine andere, bevorzugt lösbare Verbindung des Massekörpers 6 mit dem Rad möglich. Außerdem kann der Massekörper 6 auch von der Gestalt, wie er in 2 abgebildet ist, abweichen. Wichtig ist, dass das Gewicht des Massekörpers 6 gezielt auf die Unwucht des Rads ausgelegt ist und die Unwucht (nicht die Standardunwucht) für den Auswuchtungsprozess (zum Auswuchten der Standradunwucht) ausgleicht. Das Rad ist nach der Montage des Massekörpers 6 nicht mehr mit der zusätzlichen Unwucht belastet, sondern nur mehr im Sinne der Standardunwucht (also aufgrund Reifen- und Fertigungstoleranzen) unwuchtig.
Anschließend an die Montage des Reifens gilt es im Verfahrensschritt E das Rad, welches mit der genannten Standardunwucht belastet ist, in einem Auswuchtungsprozess auszuwuchten. Dabei befindet sich der genannte Massekörper 6 am Rad, wobei nur mehr die Standardunwucht ausgeglichen werden muss. Das Rad mit der Standardunwucht kann dann in einem aus dem Stand der Technik bekannten Auswuchtprozess mit einer aus dem Stand der Technik bekannten industriellen Auswuchtungsmaschine ausgewuchtet werden. Dies hat insbesondere jenen Vorteil, dass ein eigentlich nicht mit einer herkömmlichen Standardauswuchtmaschine auswuchtbares Rad (aufgrund der eigentlichen Unwucht größer 60 g) durch den Massekörper dennoch in einer herkömmlichen Auswuchtmaschine ausgewuchtet werden kann. Dadurch können Kosten und Aufwand eingespart werden.
Nach dem Verfahrensschritt E, also nach dem Auswuchtprozess, ist das Rad bezüglich der Standardunwuchten ausgewuchtet.
In einem nächsten Verfahrensschritt F wird der Massekörper 6, welcher quasi als Platzhalter zum Masseausgleich im Auswuchtprozess gedient hat, wieder aus dem Rad entnommen. Das Rad ist dann wieder mit der zu Beginn der Herstellung herrschendem Unwucht (welche vorzugsweise größer 60 g pro Position am Rad ist) belastet.
Erst in einem letzten Verfahrensschritt, Verfahrensschritt G, wird das Abdeckelement 10, beispielsweise wie es in 4 gezeigt ist, an das Rad montiert. Erst mit der Montage des Abdeckelements 10, beispielsweise wie in 5 aufgezeigt durch eine Verklipsung des Abdeckelements 10 an den Nabenabschnitt 2 des Rads, ist das Rad in sich wuchtig.
Besonders bevorzugt wird das das gesamt System „Rad“ letzten Endes wuchtig gestaltete Abdeckelement 10 erst bei einem Fahrzeughändler eingesetzt. Dies hat insbesondere jenen Vorteil, dass das Abdeckelement 10 jederzeit ausgetauscht bzw. demontiert werden kann.
6 zeigt eine bevorzugte Ausführung des fertig hergestellten Rads gemäß Verfahrensschritt G.
Bezugszeichenliste

1: Felge
2: Nabenabschnitt
3: Speiche
4: Erste Speiche
5: Aussparung
6: Massekörper
7: Reifen
8: Speichenzwischenraum
9: Abdeckung
10: Abdeckelement
11: Klipverbindung
12: Klipverbindung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2019303 A1 [0003]

Claims

Rad für ein Fahrzeug umfassend eine Felge (1), einen Nabenabschnitt (2), sowie zumindest eine den Nabenabschnitt (2) mit der Felge (1) verbindende Speiche (3, 4) sowie zumindest ein den Speichenbereich zumindest teilweise bedeckendes Abdeckelement (10), dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (10) eingerichtet ist, um in seiner Einbaulage einen unwuchtfreien Zustand des Rads herzustellen.
Rad nach Anspruch 1, wobei das Rad ohne das Abdeckelement (10) bezüglich der Radmittelachse in seiner Gesamtheit unwuchtig ausgebildet ist.
Rad nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Unwucht durch eine vorgegebene Massenverteilung der Radbestandteile hergestellt ist.
Rad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Unwucht des Rads ohne das eingebaute Abdeckelement (10) eine Größenordnung von größer 60 g oder größer 70 g oder größer 75 g beträgt.
Rad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Abdeckelement (10) den Speichenbereich teilweise und den Nabenabschnitt (2) zumindest teilweise abdeckt.
Rad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Rad zumindest drei die Felge (1) mit dem Nabenabschnitt (2) verbindende Speichen (1) umfasst, wobei sich eine erste Speiche (4) in ihrer Beschaffenheit von den anderen Speichen (3) unterscheidet und wobei sich die verbleibenden Speichen (4) in ihrer Beschaffenheit nicht voneinander unterscheiden, sodass das Rad in seiner Gesamtheit ohne das Abdeckelement (10) unwuchtig ist.
Rad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die erste Speiche (4) mit dem Nabenabschnitt (2) derart im Zusammenhang steht, dass diese einen gemeinsamen Radabschnitt bilden.
Rad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Abdeckelement (10) sowohl den Nabenabschnitt (2) als auch die erste Speiche (4) zumindest teilweise abdeckt.
Rad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei zwischen dem Nabenabschnitt (2) und den geometrisch gleich ausgebildeten Speichen (3) ein Versatz (2.2) im Material angeordnet ist.
Rad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Abdeckelement (10) aus zwei unterschiedlichen Materialschichten hergestellt ist.
Rad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die erste Speiche (4) eine Aufnahmevorrichtung (5) zur Aufnahme eines Massekörpers (6) umfasst.
Rad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die erste Speiche (4) und der Nabenabschnitt (2) eine Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme des Abdeckelements (10) umfassen.
Rad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Aufnahmevorrichtung (5) für den Massekörper (6) auch die Aufnahmevorrichtung (5) für das Abdeckelement (10) ist.
Verfahren zur Herstellung eines Rads, welches gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet ist.
Verfahren zum Auswuchten eines Rads, welches gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet ist, ablaufend in folgenden Schritten: - Bereitstellen des Rads derart, dass es durch sein Beschaffenheit in seiner Gesamtheit unwuchtig ist und - Montage eines Fahrzeugreifens (7) auf das Rad und - Einbringen eines Massekörpers (6) in eine für den Massekörper (6) vorgesehene Aufnahmevorrichtung (5) am Rad und - Auswuchten einer Standardwucht des Rads mit dem Fahrzeugreifen und - Entnahme des Massekörpers (6) und - Anbringen des Abdeckelements (10) an eine dafür vorgesehene Aufnahmevorrichtung am Rad.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Massekörper (6) in die für den Massekörper (6) vorgesehene Aufnahmevorrichtung (5) der ersten Speiche (4) eingebracht wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 15 oder 16, wobei nach Entnahme des Massekörpers (6) das Abdeckelement (10) in eine Aufnahmevorrichtung an die erste Speiche (4) angebracht wird.